型腔数控加工工艺论文范文

1编程设计

NXCAM是UG软件的计算机辅助制造模块，其功能强大，可以实现对复杂零件和特殊零件的加工，此编程工具易于使用。NXCAM已成为现代相关企业和工程师的首选[1]。进入NX8.0CAM模块，初始化加工环境，先建立型腔三维模型与毛坯，根据前述的工艺分析进行刀具组的创建，按NX/CAM的通用过程创建几何体，定义加工坐标系（根据装夹进行安全平面的设置）；为后续的刀轨能实现3D动态模拟，在这里同时也进行了部件与毛坏的定义。由不同的加工要求，分别设置相应的加工方法。

1.1创建上表面3D平面铣工序平面铣（planarmilling）主要用于平面轮廓、平面区域或平面孤岛的一种铣削方式。它通过逐层切削工件来创建刀具路径，可用于零件的粗、精加工[2]。

1.1.1创建上表面粗加工平面铣工序通过单击工具条上的图标，在出现的“创建工序”对话框中选【类型】为【mill_planar】，【子类型】为【FACE-MILLING】，并按加工方案选用刀具与加工方法，点击“确定”，在出现的【面铣】对话框中以“曲线/边”模式选择毛坯上表面的4条边完成边界几何体的设置，在【机床控制】下分别进行“开始刀轨事件”和“结束刀轨事件”的相应设置。同时设【切削方式】为（往复走刀），行距为刀具直径的75%，按工艺安排表中的参数分别进行“进给率和速度”等参数设置，然后点击“生成刀具轨迹”图标，生成刀轨，完成上表面的粗加工工序的创建。

1.1.2创建上表面精加工工序与上述创建上表面的粗加工工序方法类似进行设置，但要选用不同的刀具和加工方法，同时要在“进给率与速度”中将“主轴转速”更改为2,000。由于是精加工，在刀轨设置时将行距优化为刀具直径的50%，得到的精加工型腔上表面刀轨如图2所示。

1.2创建4个侧面3D平面铣工序4个侧面的加工没有分粗、精加工，而是一步到位。选【类型】为【mill_planar】，【子类型】为【PLANAR-MILL】，其余如同上表面加工工序方法类似设置，以【曲线/边】模式定义部件与毛坯边界，以“指定底面”进行加工底面设置。在“切削层”对话框中设置“每刀深度”为4，与前述方法类似，分别完成“进给率和速度”与“机床控制”栏下的相应设置与刀轨设置，然后点击“生成刀具轨迹”图标，生成刀轨如图3所示。

1.3型腔的内腔加工型腔的内腔是成型塑件产品的工作面，表面质量要求较高，在这里采用型腔铣开粗、固定轴轮廓铣半精加工、区域铣精加工3步完成其加工。

1.3.1创建内腔的型腔铣粗加工工序型腔铣主要用于加工型腔或型芯，属多层切削，可以加工侧壁与底面不垂直的工件[3]。通过【插入】/【工序】,在“创建工序”对话框中选类型为“mill_contour”，“子类型”为“”，由加工工艺方案选用相应的刀具、加工方法、“进给率和速度”等参数设置。驱动方法对刀轨的影响较大，在UG软件中对数控加工提供了多种类型的驱动方法，驱动方法的选择与被加工零件表面的形状及其复杂程度有关，本型腔铣粗加工以“边界”驱动方式[4]。选择好切削区域，生成刀轨，如图4所示。

1.3.2创建内腔的固定轴轮廓铣半精加工工序固定轴轮廓铣是三坐标联动加工，主要用来加工自由曲面等特征，如模具等，刀具沿复杂曲面轮廓运动，适用于半精加工与精加工。在“mill_contour”类型下选子类型“FIXED-CONTOUR”，进入“固定轴轮廓铣”，选“边界”驱动。边界驱动方式可指定以边界或环路来定义切削区域，其刀具路径沿着复杂的曲面轮廓而产生。点图标工具，选内腔边缘为“驱动几何体”。与前述方法类似，分别完成“进给率和速度”（“主轴转速”输15,000转/min）“、机床控制”栏及刀轨的相应设置，然后点击“生成刀具轨迹”图标，生成刀轨如图5所示。根据加工的弧面形状，选用球刀进行半精加工，主轴转速达6,000转/min，从模拟仿真的结果来看，得到的刀轨较优。

1.3.3创建内腔轮廓曲面区域铣精加工工序轮廓铣是三坐标联动加工，常用于精加工，主要用来加工模具的自由曲面等特征[5]。模具型腔的内腔表面的精加工采用曲面区域铣，类型为MILL-CONTOUR，子类型为“CONTOUR_AREA”，刀具为B5球头铣刀。在“驱动设置”中将“切削模式”设置为“跟随周边”。由于是精加工，将“步距”设为刀具平直百分比的30%，部件的内公差及外公差均设为O。选内腔所有曲面为切削区域，并与前述方法类似，分别完成“进给率和速度”（“主轴转速”输20,000转/min）“、机床控制”栏及刀轨的相应设置，然后点击“生成刀具轨迹”图标，生成刀轨如图6所示。

1.3.4创建型腔的孔系加工工序为保证孔系定位精度，先对所有孔统一安排了一道中心钻工序。在“创建刀具”对话框通过改变“类型”为“DRILL”，“子类型”选择“SPOTDRILLINGTOOL”，创建中心钻刀。进入“定心钻”对话框后进行循环类型的设置、各孔的选择及各循环参数的设置，然后生成所有孔的中心钻刀轨，如图7所示。同理，完成其余所有孔的钻削加工刀轨生成与动态仿真验证。进行所有工序的刀轨生成，如图8所示，动态仿真验证如图9所示。

1.4后处理作为NXCAM模块中的一个重要组成部分，后置处理的主要任务是将NXCAM软件生成的加工刀位轨迹源文件转成数控机床可接受的代码（NC）文件[6]。型腔产品的加工刀轨生成后通过3D模拟，验证其不存在打刀、过切等情况，并且刀轨路径是较优化的，则可以点，进行后置处理，生成数控加工程序单，得到可用于实际生产的程序。

2结束语

UGNX软件CAD/CAM功能具有较完美的结合，在零件编程设计的过程中可以人机对话，随时修改模型，并对结果进行实际工况的加工刀轨仿真，由过程仿真，可以对打刀、过切、加工不到位等不良现象进行监控，保证了加工质量[7]。利用UG软件建立零件的几何模型,可以交互式地模拟演示材料按数控刀轨数据被去除的过程,可迅速自动生成数控代码,缩短编程人员的编程时间,提高程序的正确性和安全性,降低生产成本,提高工作效率[8]。本文所介绍的应用案例对其他曲面加工也有很好的借鉴作用。

作者：刘勇郭晟刘存平赖啸单位：宜宾职业技术学院